https://bodybydarwin.com
Slider Image

Hvordan NASA planlegger å berøre solen

2020

Solen vår virker kanskje ikke så gåtefull som mer eksotiske, fjerne stjerner, men det er fremdeles en fantastisk mystisk miasma med glødende plasma. Og det er absolutt verdig vår vitenskapelige oppmerksomhet: Nysgjerrigheten til side, en voldelig solhendelse kan forstyrre satellitter og forårsake 2 billioner dollar i erstatning for USA alene. Til tross for at vi lever i atmosfæren, forstår vi ikke noen av de definerende fenomenene. I seksti år har vi ikke forstått hvorfor overflaten er en koselig 5 500 Celsius, mens glorie kalte koronaen - flere millioner kilometer unna stjernens overflate og 12 størrelsesordrer mindre tett - kan skryte av en positiv, svimlende 1-2 million Celsius .

For å finne ut hvorfor, trenger NASA å fly litt nærmere solen - og berøre den.

Vi vet at magnetisk tilkobling - når magnetfeltlinjer som beveger seg i motsatte retninger sammenfletter og klikker som gummibånd - driver frem kjernevåpenlignende bølger av energi bort fra overflaten. I mellomtiden overfører magnetohydrodynamiske bølger - vibrerende gitarstrenglignende bølger av magnetisk kraft drevet av strømmen av plasma - energi fra overflaten til corona. Uten mer data forblir vår forståelse av fenomener som koronal oppvarming og solvindakselerasjon stort sett teoretisk ... men ikke så lenge.

Lanseringen i 2018 vil NASAs Solar Probe Plus reise nesten syv år og sette en ny rekord for gjenstander som beveger seg raskt, mens den glipper 37, 6 millioner kilometer nærmere solen enn noe romfartøy som noensinne har studert vertsstjernen vår. Men hvilken måte av sensorisk utstyr tar man med til Dante's Inferno?

Systemingeniør for romfartøy Mary Kae Lockwood forteller PopSci at håndverket vil stole på fire hovedinstrumenter. Solar Wind Electrons Alphas and Protons-systemene, eller SWEAP, vil overvåke ladninger opprettet ved å kollidere elektroner, protoner og heliumioner for å analysere solvind ~ nitti ganger nærmere solen enn tidligere forsøk. Tilsvarende benytter ISIS (Integrated Science Investigation of the Sun) et avansert deteksjonssystem for å analysere energiske partikler (tenk: kreftfremkallende, satellitt-deaktiverende partikler).

FIELDS-sensoren vil i mellomtiden analysere elektriske og magnetiske felt, radioutslipp og sjokkbølger mens jeg samler informasjon om høyhastighetsstøvpartikler som sliper bort ved farkosten ved hjelp av en teknikk som ble oppdaget ved et uhell. Til slutt vil Wide-field Imager for Solar Probe, eller WISPR teleskop, lage 3D-katt-skanning-lignende bilder av solvind og solens atmosfære.

Det er bare ett problem. Mellom intens varme, solstråling, høyenergipartikler, nedfallet av solstormer, støv og begrensede kommunikasjonsmuligheter ved nærmeste tilnærming, går alt det følsomme utstyret til et miljø som nesten får Junos nye hjem til å se sympatisk til sammenligning.

En av tingene vi måtte passe på i designet, ifølge Lockwood, var det elektriske ladningen til romfartøyet ved solvinden. Sonden må være ledende så at instrumentene som faktisk måler solvinden ikke har interferens.

For å komme nær nok til å bekymre deg for det, må sonden imidlertid "miste litt energi", sier Lockwood, og utfører flere Venus flybys for å krympe bane "[tillater] oss å komme. . . nærmere og nærmere solen. ”

Imidlertid følger det med "interessante designutfordringer, fordi du ikke bare går inn i solen", som mekanisk ingeniør på heatshield Beth Congdon forteller PopSci. "Du blir varm på tilnærming, og så kommer du ut og blir kald, " om og om igjen for 7 flybys og 24 baner. "Du må faktisk ha den syklisk til å overleve varme og kalde temperaturer." Og partikler med høy energi. Og hypervelocity støv. For det trenger du et varmeskjold "annerledes enn noe annet varmeskjold som noen gang har eksistert."

“Mange varmeskjold du vanligvis tenker på, som skyttelbussen. . . De har maksimalt noen minutter på den typen varme. ”Men ved sondens nærmeste tilnærming på 5, 9 millioner kilometer, sier Congdon, vil temperaturene nå opp til 1 377 Celsius i en hel dag.

Men karbon kan komme til unnsetning. "På jorden liker karbon å oksidere og lage grill, " chimes Congdon, "[men] i vakuumet av rommet er det et flott materiale for høye temperaturer. Sondens skjold er laget av karbonskum, klemt mellom lag av karbonkompositt, med et reflekterende keramisk belegg.

Dessuten, sier hun, har de fleste skjolder luksusen av å være festet til en vibrasjonsdempende plattform. Dette skjoldet, derimot, måtte integreres på en slik måte at det kunne dempe vibrasjoner uten en “slik at vi kunne holde hele systemet så lav masse som mulig.” Den slanke, trimme og ultralette konstruksjonen, men gjør det utfordrende å holde alt sensitivt utstyr gjemt trygt bak det.

Til det formål er håndverket utstyrt med solcellelemmesensorer. Disse sensorene ville være den første tingen å få opplyst hvis romskipet begynte å drive off-kilter, og ville informere det autonome styrings- og kontrollsystemet som holder alle instrumentene bak det termiske beskyttelsessystemet, og som til og med er utstyrt med en backup-prosessor i tilfelle av eventuelle funksjonsfeil.

I mellomtiden vil soloppstillingen, som vender mot solintensitet 475 ganger større enn her på jorden - i et miljø der "en endringsgrad, nærmest tilnærming tilsvarer en 30 prosent endring i kraft" - automatisk trekkes tilbake etter varmeskjoldet når det svinger mot solen. Derfra blir det holdt på et kjølig 160 Celsius av et nettverk av vannfylte titankanaler.

Så mens varmeskjoldet vever et minefelt av vindmillioner per time og utallige koronale masseutkast, vil kommunikasjonssystemet knapt kunne videresende informasjon i 11 dager, vil matrisen holdes komfortabel - alt mens den driver en autonom 1.345 pund forsker på dørstokken til det lille, kosmiske nabolagets store, forvirrende katalysator.

“Å dra til et sted forandrer alt vi tenker om et sted. Bare se på New Horizons og hvordan det har endret tankene, troen og forståelsen vår av Pluto. Vi er veldig glade for å gå og endre vårt syn på solen fullstendig, sier Congdon. Å forstå solens definerende fenomener er et spennende mål. Men først må vi kjempe med 143, 3 millioner kilometer plass - og en av NASAs mest teknisk utfordrende bygninger, over et halvt århundre i ferd med å gjøre.

Hva NASAs tvillingstudie faktisk lærte oss om å leve i rommet

Hva NASAs tvillingstudie faktisk lærte oss om å leve i rommet

Husk din pickaxe: Hva du skal gjøre når du støter på fossiler og gjenstander i naturen

Husk din pickaxe: Hva du skal gjøre når du støter på fossiler og gjenstander i naturen

Hva vil det til for å finne opp et regneflekterende styrkefelt?

Hva vil det til for å finne opp et regneflekterende styrkefelt?